共享孔径人工电磁媒质设计及其在高增益低雷达散射截面天线中的应用

提出了一种具有部分反射特性和吸波特性的共享孔径人工电磁媒质(shared aperture metamaterial, SA-MTM).该媒质由上层斜十字金属图案加载集总电阻的吸波表面、下层开条带缝隙金属面的部分反射表面以及中间介质层构成, 吸波表面和部分反射表面在垂直维度上共享了一个物理孔径使该媒质同时实现了吸波特性和部分反射特性.将SA-MTM与天线一体化设计, 利用SA-MTM的部分反射表面和天线表面构成的法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)谐振腔提升天线的增益, 利用SA-MTM的吸波表面吸收入射电磁波实现低雷达散射截面(radar section cross, RCS)天线的设计.仿真和实验结果表明, SA-MTM 的加载使天线的前向增益在5.57–5.94 GHz 的工作带宽范围内都提升了3 dB以上, 且天线的后向RCS在2–9 GHz范围内都有明显的减缩.该研究成果克服了天线辐射性能和散射性能无法兼顾的矛盾, 对高增益低RCS天线的设计具有重要的指导意义.     

倾斜波束圆极化天线的CSRR-FS结构设计研究

为了拓展倾斜波束圆极化天线(Circularly Polarized Antenna with Tilted Beam,CPA-TB)的带宽,在分析了该天线结构及其特征的基础上,提出了一种花纹式螺旋臂(Flower-Spiral,FS)协同互补开口谐振环(complementary split ring resontor,CSRR)的CSRR-FS结构.该结构通过FS增加了天线表面电流路径,实现了天线驻波比(voltage standing wave ratio,VSWR)的拓展;利用CSRR改变了低频点反射板的电流分布,实现反射板小型化的同时,减小了天线的交叉极化分量,增强了天线的辐射性能,拓展了天线的轴比带宽.仿真和实测结果表明:与普通的平面反射板相比,在保证圆极化、波束倾角30°的条件下,基于CSRR-FS结构的CPA-TB相对带宽为24%(5.5-7GHz),天线工作带宽拓展了1.8倍.CSRR-FS结构的提出为CPA-TB带宽的拓展提供了新的途径.     

高Q值超薄完美吸波体设计方法研究

为了增强完美吸波体的吸波性能,提出了一种高Q值超薄完美吸波体的设计方法. 该方法将基片集成波导技术与一般完美吸波体设计方法有机结合,通过合理添加金属过孔实现了高Q值的完美吸波体设计. 利用该方法设计出了厚度0.0065λ、半波功率带宽5.8%的完美吸波体,其吸波率Q值为33.9,比普通完美吸波体吸波率Q值提升了20%以上;其1.5和3 dBsm的雷达散射截面缩减Q值分别提高了54%和67%以上;同时该方法消除了传统设计中的频率偏移问题. 实测与仿真结果表明所设计的吸波体具有高Q值特征,也具有良好的雷达散射截面缩减效果,散射截面缩减最高达14 dBsm. 仿真和实测验证了设计方法的可靠性. 关键词： 基片集成波导技术 频率偏移 吸波率 雷达散射截面     

基于三种反射型单元共享孔径的新型宽带低RCS反射屏设计

该文设计了一种基于3种反射型单元共享孔径的新型宽带低RCS超表面反射屏,与传统人工磁导体反射屏相比,引入一种相量干涉单元,利用新型相位对消关系完成了对传统人工磁导体(AMC)反射屏相位对消频带的拓展。通过将3种反射单元交错排布,合理设计阵列使其满足新型相位对消条件,并进一步优化单元结构参数,实现了阵列RCS缩减和缩减带宽的拓展。在不同极化波垂直入射条件下,新型阵列均有较好的低散射性能。仿真与实测结果表明:在5.2～13.9 GHz范围内后向RCS缩减量达到10 dB以上,相对带宽达到91%,为宽带低RCS反射屏设计提供了新的方法。     

一种兼具宽带增益改善和宽带、宽角度低雷达散射截面的微带天线

设计并制备了一种兼具高增益和低雷达散射截面(radar cross section, RCS)的微带天线, 通过给原始微带天线加载双屏频率选择表面(frequency selective surface, FSS)覆层, 使其具有宽带的3 dB增益带宽和宽带、宽角度的低RCS特性. 该FSS单元的上层是四个开口处都焊有电阻的金属环结构, 下层是中间和四边都开缝的金属贴片结构. 上层加载的电阻主要用于吸收雷达入射波, 减缩天线RCS; 下层的贴片和天线地板构成Fabry-Perot谐振腔, 提高天线增益. 在5.75–11.37 GHz频带内, S₂₂<-10 dB, S₁₂<-10 dB; 在11.21–11.54 GHz频带内, S₁₁反射系数相位曲线斜率为正, 幅度模值均在0.86以上. 实验结果表明: 与原始天线相比, 在谐振频点11.73 GHz处, 天线增益提高3.4 dB, E, H面的半功率波束宽度分别减小16°和50°; 天线的3 dB增益带宽为10.00–12.40 GHz, 完全覆盖阻抗带宽. 在4.10–11.30 GHz 频带内, 天线法向RCS均有3 dB以上的减缩, 最大减缩23.08 dB; 4.95 GHz处的单站RCS在-20°–20°的角域、双站RCS 在-37°–37°的角域均有3 dB以上的减缩. 实验结果证实了该FSS覆层可用于同时改善天线的辐射和散射 性能. 关键词： 频率选择表面 低雷达散射截面 高增益 宽带     

Cu-N共掺杂碳基催化剂的制备及其氧还原性能

为了解决燃料电池阴极催化剂价格昂贵、稳定性差等问题,使用α-亚硝基-β-萘酚铜、三聚氰胺和导电碳黑通过简单的热处理制备Cu、N共掺杂的碳基催化剂(Cu-N-KB)。表征结果证实Cu、N均匀分布在碳载体中,其中铜以晶态铜粒子和非晶态的Cu-Nx两种方式存在,该催化剂高的比表面积与介孔结构确保了其大量的活性位点和快速的传质效率。该催化剂在碱性介质中表现出比商业Pt/C催化剂优异的氧还原催化性、抗甲醇性和稳定性。     

可重构电磁超表面及其应用研究进展

可重构电磁超表面是电磁超表面领域广受关注的热点方向。将可控器件/材料引入超表面设计,可重构超表面的电磁调控性能可以实时灵活动态控制。这极大丰富了超表面的功能,有力推动了超表面由理论设计向工程应用突破。近年来该团队持续关注电磁超表面的最新发展,围绕微波频段的可重构超表面,从理论、技术与应用3个层面开展探索研究。该文首先梳...     

高分子薄膜去润湿孔增长动力学

高分子薄膜去润湿是近年国内外表界面研究领域的热点.孔增长动力学作为高分子薄膜去润湿动力学的重要组成部分,对其进行深入研究,不仅可以促进人们对高分子薄膜去润湿过程的理解,而且可为高分子表界面图案化设计提供理论依据.近年来,有关去润湿孔增长动力学的理论、实验和计算机模拟工作很多,并且取得了较大的进展.本文综述了这一领域最为重要的研究工作,分析了理论预言与现有实验结果偏离的原因以及由此而呈现的重要问题,并对这一领域的研究方向进行了展望.     

人工磁导体正交布阵的宽带低雷达截面反射屏

基于互补开口谐振单环 (complementary split ring resonator, CSRR) 的电磁特性, 设计了一种新型人工磁导体 (artificial magnetic conductor, AMC) 结构 CSRR-AMC. 通过与方形贴片人工磁导体的反射相位对比发现, 该结构在X极化和Y极化波垂直照射条件下可分别实现小型化和多同相反射频带. 基于此特性, 设计了一种仅由单一CSRR-AMC结构组成的宽带低雷达截面反射屏. 该设计将相邻CSRR-AMC单元正交化排布, 通过优化单元结构实现宽带相位对消, 降低后向散射能量. 测试结果表明, 样品在7.38–10.47 GHz 范围内后向RCS减缩量达到10 dB以上, 相对带宽达到34.6%, 为宽带低反射屏设计提供了新的方法. 关键词： 人工磁导体 相位对消 宽带 雷达截面减缩